【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制系统的，更具体的，涉及视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统及控制方法。
技术介绍
1、前列腺癌是发生在男性前列腺组织中常见的一种恶性肿瘤。放射性粒子植入治疗前列腺癌，是一种治疗早期前列腺癌的方法，一般在超声图像引导下将放射性粒子植入前列腺内部，手术时间短，患者恢复快。
2、现有技术中使用超声图像进行前列腺粒子植入手术时存在一些缺点，依靠超声图像进行针尖位置的校准有一定的局限性。尽管超声图像可以提供一些引导信息，但对于精确定位尚存在一定的限制。因此，需要依靠医护人员的肉眼观察进行实际的调整，这容易引起人为误差，增加手术风险，对患者造成二次伤害。
3、例如，申请号为cn202110675155.5的中国专利技术专利“一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法”提供了一种主从式前列腺粒子植入机器人系统及方法，医护人员可在宽阔的操作台上控制机器人进行前列腺粒子植入手术，并且提高了手术操作的灵活性与安全性。但是，超声图像是人体内部的图像，在手术前需对穿刺针的入针位置进行校准，此时仅仅依靠超声图像其引导能力有限，还需要依靠人的肉眼观察进行实际的校准，然而依靠肉眼校准可能存在较大的偏差，极易对患者造成二次伤害，并且医护人员并非技术人员，简单、易操作的控制模式同样十分重要。
技术实现思路
1、本专利技术为提高前列腺粒子植入机器人执行的前列腺粒子植入手术的穿刺精度，而提供视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统及控制方法。
2、为解决上述
3、视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，包括：
4、机器人主控模块，其包括主控开发板、面包板和电源，所述主控开发板用于控制模块之间的通信，所述面包板用于将机器人主控模块与其他模块连接并组成完整的电路系统，所述电源用于为系统提供电力；
5、图传监控模块，其包括第一视觉单元和监控单元，所述第一视觉单元用于拍摄图像，所述监控单元与所述第一视觉单元连接，以接收第一视觉单元拍摄的图像；
6、图像识别模块，其包括第二视觉单元，所述第二视觉单元上运行预先训练好的对象识别模型，用于实时的对象识别；所述第二视觉单元与所述机器人主控模块连接，用于将图像识别结果传输给所述机器人主控模块；
7、语音合成模块，其与所述机器人主控模块连接，用于接收来自所述机器人主控模块发送的信号并播报预设文本；
8、机器人模块，其包括机械臂和末端执行器，所述末端执行器安装在机械臂的执行端，所述末端执行器包括驱动电机和穿刺针，所述驱动电机用于为穿刺针的进退针提供动力；
9、超声控距模块，其包括超声测距单元和蜂鸣器单元，所述超声测距单元用于在穿刺针进入人体前的位置校准阶段测量穿刺针的针尖与人体的距离，所述蜂鸣器单元用于在穿刺针的针尖与人体的距离小于预设距离时蜂鸣示警；
10、摇杆控制模块，其包括摇杆和进退针按键，所述摇杆用于控制所述机械臂的移动，所述进退针按键用于控制穿刺针的进退针；
11、蓝牙控制模块，其包括蓝牙单元，所述蓝牙单元与所述主控开发板之间通过串口通信；
12、按键控制模块，其包括发光二极管以及能够直插所述面包板使用的按键组，所述按键组通过高低电平变化触发不同功能，配合所述发光二极管的亮灭来表示工作状态。
13、进一步，所述第一视觉单元和第二视觉单元均采用esp32-cam视觉单元。
14、进一步，所述主控开发板为arduino mega2560主控开发板。
15、进一步，所述第一视觉单元、所述第二视觉单元和所述超声测距单元安装在所述末端执行器上。
16、进一步，所述按键组包括至少一个按键，所述按键为四脚按键。
17、进一步，所述按键组包括总开关按键、控制模式切换按键、手术紧急制动按键和初始化按键；
18、所述总开关按键用于控制前列腺粒子植入机器人控制系统的启停；
19、所述控制模式切换按键用于控制所述摇杆控制模块和所述蓝牙控制模块的切换使用；
20、所述手术紧急制动按键用于控制所述机器人模块进行紧急制动；
21、所述初始化按键用于在放射性粒子植入到前列腺部位之后，使所述穿刺针的内外针共同退针撤出人体，回到刺入前的位置，并且使所述机械臂回到预设的初始姿态。
22、视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制方法，基于前述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，所述控制方法包括以下步骤：
23、s1、刺入前的校准阶段：
24、按下总开关按键，开启控制系统，操作摇杆控制机械臂，调整所述机械臂的姿态靠近目标位置；
25、在监控单元通过图传显示软件查看穿刺针视角的图传监控；
26、在图传监控的同时，图像识别模块进行图像识别并通过串口通信反馈给机器人主控模块；
27、通过摇杆对所述机械臂的姿态进行调整，在机械臂姿态的调整过程中，当图像识别模块识别到正确的入针位置，通过串口通信反馈给主控开发板，机器人主控模块发送串口信息至语音合成模块并播报提示语音；
28、通过超声控距模块计算得到穿刺针的针尖与人体的距离，若所述超声测距单元测得的穿刺针的针尖与人体的距离小于预设距离时蜂鸣示警，此时通过机械臂调整穿刺针的入针位置；
29、s2、前列腺粒子植入的手术执行阶段：
30、校准入针位置后，按下摇杆控制模块上集成的按键控制穿刺针的内外针共同进针；
31、当内外针刺入到目标靶点时，停止进针，将外针滞留在目标靶点处；
32、按下内针退针的按键并进行粒子填充，填充好粒子之后按下摇杆控制模块上的按键使内针进针，内针推动放射性粒子至目标靶点处；
33、s3、前列腺粒子植入的手术结束阶段：
34、内针将放射性粒子植入到目标靶点后，按下初始化按键，内外针共同退针撤出人体，内外针回到刺入前的位置，机械臂回到预设的初始姿态，完成前列腺粒子植入手术。
35、进一步，步骤s1中，穿刺针的针尖与人体的预设距离为2cm，在校准阶段，若穿刺针的针尖与人体的距离小于2cm，则蜂鸣器蜂鸣示警。
36、进一步，按下控制模式切换按键，控制摇杆控制模块和蓝牙控制模块的切换使用；当切换使用蓝牙控制模块时，在移动设备上通过使用上位机软件arduino bluetoothcontroller发送控制指令给蓝牙单元，蓝牙单元通过串口通信发送给主控开发板执行指令。
37、进一步，步骤s2中，控制内外针的进退针的驱动电机为匀速转动；当手术过程中突发意外情况，按下手术紧急制动按键，控制机器人模块进行紧急制动。
38、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
39、一、提高手术精准度：系统中的图像识别模块与超声控距模块能提供清晰的图像和精准的距离，以尽可能准确地定位患者的前列腺，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述第一视觉单元和第二视觉单元均采用ESP32-CAM视觉单元。
3.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述主控开发板为Arduino Mega2560主控开发板。
4.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述第一视觉单元、所述第二视觉单元和所述超声测距单元安装在所述末端执行器上。
5.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述按键组包括至少一个按键，所述按键为四脚按键。
6.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述按键组包括总开关按键、控制模式切换按键、手术紧急制动按键和初始化按键；
7.视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，所述
8.根据权利要求7所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制方法，其特征在于，步骤S1中，穿刺针的针尖与人体的预设距离为2cm，在校准阶段，若穿刺针的针尖与人体的距离小于2cm，则蜂鸣器蜂鸣示警。
9.根据权利要求7所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制方法，其特征在于，按下控制模式切换按键，控制摇杆控制模块和蓝牙控制模块的切换使用；当切换使用蓝牙控制模块时，在移动设备上通过使用上位机软件Arduino Bluetooth controller发送控制指令给蓝牙单元，蓝牙单元通过串口通信发送给主控开发板执行指令。
10.根据权利要求7所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制方法，其特征在于，步骤S2中，控制内外针的进退针的驱动电机为匀速转动；当手术过程中突发意外情况，按下手术紧急制动按键，控制机器人模块进行紧急制动。
...【技术特征摘要】
1.视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述第一视觉单元和第二视觉单元均采用esp32-cam视觉单元。
3.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述主控开发板为arduino mega2560主控开发板。
4.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述第一视觉单元、所述第二视觉单元和所述超声测距单元安装在所述末端执行器上。
5.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述按键组包括至少一个按键，所述按键为四脚按键。
6.根据权利要求1所述的视觉引导下的前列腺粒子植入机器人控制系统，其特征在于，所述按键组包括总开关按键、控制模式切换按键、手术紧急制动按键和初始化按键；
7.视觉引导下的前列腺粒子植入机器...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙跃，代雪松，殷齐浩，张嘉悦，唐杰，王斐康，唐晓兰，李苗，刘星月，
申请(专利权)人：无锡学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。